(57)【要約】【課題】  ロボットに実質的に追従して移動し、前記ロボットの誘導に使用される俯瞰映像の撮影などを行う浮遊体を誘導するための構成を、簡単に実現する。【解決手段】  無線通信を利用して浮遊体１１を誘導する場合には、ロボット２１との互いの位置関係を認識する手段や無線通信手段など、複雑な構成が必要になるのに対して、本発明では、ロボット２１に、上方に予め定めるビーム幅Ｗで光束を放射する光放射手段２２を搭載し、浮遊体１１側に設けた３つ以上の受光素子によるその光束の受光具合によって、該浮遊体１１側に設けた移動制御手段が、相互に逆方向に回転する回転翼や前後左右への移動を実現するためにその迎角を変化する機構およびそれらの駆動制御手段を備えて成る移動機構を制御する。したがって、光束が各受光素子に入射するか否かから移動機構を制御するだけでよく、浮遊体１１に搭載可能な簡単な構成で実現することができる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地平面上を移動する移動体に実質的に追従して移動する浮遊体を誘導するための装置であって、
前記移動体に搭載され、上方に予め定めるビーム幅で光束を放射する光放射手段と、
前記浮遊体に搭載され、下方からの光束を受光し、相互に離間して配置される３つ以上の受光素子と、
前記浮遊体に搭載され、前記各受光素子からの出力に応答して前記浮遊体の移動機構の制御を行い、前記浮遊体を前記移動体の上方に浮遊させる移動制御手段とを含むことを特徴とする浮遊体の誘導装置。
【請求項２】
前記受光素子は、略円周上の周方向に等間隔で４つ配置されていることを特徴とする請求項１記載の浮遊体の誘導装置。
【請求項３】
前記移動制御手段は、同じ直径線上に配置される対を成す２つの受光素子の両方で光束が検出されなくなると、前記移動機構に対する直前の一方の検出状態での制御出力を大きくして出力することを特徴とする請求項２記載の浮遊体の誘導装置。
【請求項４】
前記浮遊体には、下方側の前記移動体との距離を検出する超音波センサをさらに備え、
前記移動制御手段は、前記超音波センサからの出力に応答して前記移動機構の制御を行い、前記浮遊体を前記移動体の上方の一定高さに浮遊させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の浮遊体の誘導装置。
【請求項５】
地平面上を移動する移動体に実質的に追従して移動する浮遊体を誘導するための方法であって、
前記移動体側から上方に予め定めるビーム幅で光束を放射し、
前記浮遊体側では、相互に離間して配置される３つ以上の受光素子で下方からの前記光束を受光し、その受光結果に基づいて移動機構の制御を行うことで、該浮遊体を前記移動体の上方に浮遊させることを特徴とする浮遊体の誘導方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットや車両などの地平面上を移動する移動体に実質的に追従して移動し、前記ロボットの誘導に使用される俯瞰映像の撮影などを行う浮遊体を誘導するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人体型ロボットの開発が進み、介護や災害救助などへの応用が期待されている。しかしながら、前記介護用途などでは、ヒューマンインタフェイスや自由度などのロボット自体の機能の向上によって適用可能性を大きく高めることが可能になるのに対して、前記災害救助用途などでは、人が立ち入れないような劣悪な環境や危険な環境での活躍が期待できるものの、ロボット自体のセンシング能力は充分なものとは言えず、ロボット機能の向上だけでは、充分な効果が期待できない可能性が高い。
【０００３】
そこで、図６で示すように、移動体である人体型ロボット１の頭上に、浮遊体２を浮遊させ、それに搭載したカメラ３によって撮影された俯瞰映像によってロボット１を誘導することで、ロボット１の周囲のセンシング能力が飛躍的に高まり、前記災害救助などへの適用可能性を大きく高めることが可能になると期待される。
【０００４】
一方、前記浮遊体２としては、米国ＤＡＲＰＡ（Defense  Advanced  Research  Projects  Agency）が開発を進めている小型の航空機や、近年ホビー用で開発された重量数百ｇ程度の小型の飛行体などを使用することが考えられる。中でも、非特許文献１に示される飛行体は、同軸上に上下２段の相互に逆回転するロータを備え、各ロータは２枚のブレードから構成され、ヨー方向およびスラスト方向の制御は、上下段ロータの回転数を変えて行うことができるようになっている。また、上段ロータはロッドを介してスタビライザと接続されており、ロータ面の傾きを水平に保つようサイクリックピッチ入力がスタビライザから与えられるようになっており、これに対して下段ロータのブレードには、サーボから縦および横のサイクリックピッチ入力が与えられ、これによって機体はピッチおよびロールの運動も可能になっている。そして、カメラを搭載しての重量は僅か２００ｇ程度で、３０ｃｍ程度のロータ径でも浮遊可能であり、ホバリングなどの高い浮遊能力も有し、前記浮遊体２として極めて好適である。
【非特許文献１】大倉彰浩“小型二重反転回転翼機の開発”、平成１６年２月、大阪府立大学大学院工学研究科修士論文
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記非特許文献１による飛行体は、赤外線センサを用いて壁面や床面からの距離を認識して前記ホバリングを行ったり、オペレータによる無線操縦や、予めプログラムされたプログラムに従って、ＧＰＳなども用いて、規定の軌道に沿って飛行を行うようになっている。したがって、ロボット１と連携して、その頭上で実質的に追従して飛行しようとすると、非常に複雑な構成が必要になるという問題がある。具体的には、たとえば互いの位置関係を認識して、浮遊体２をロボット１に追従させるためには、前記位置関係の認識手段や無線通信手段などが必要になり、前記浮遊体２の飛行可能な重量を遥かに超えてしまうことになる。
【０００６】
本発明の目的は、浮遊体を移動体に追従させる機構を、簡単な構成で実現することができる浮遊体の誘導装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の浮遊体の誘導装置は、地平面上を移動する移動体に実質的に追従して移動する浮遊体を誘導するための装置であって、前記移動体に搭載され、上方に予め定めるビーム幅で光束を放射する光放射手段と、前記浮遊体に搭載され、下方からの光束を受光し、相互に離間して配置される３つ以上の受光素子と、前記浮遊体に搭載され、前記各受光素子からの出力に応答して前記浮遊体の移動機構の制御を行い、前記浮遊体を前記移動体の上方に浮遊させる移動制御手段とを含むことを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、ロボットなどの地平面上を移動する移動体に実質的に追従して移動し、前記ロボットの誘導に使用される俯瞰映像の撮影などを行う浮遊体を誘導するための装置であって、前記移動体には、たとえばその上部に、上方に予め定めるビーム幅で光束を放射する光放射手段を搭載し、その光束の浮遊体側での受光具合によって少なくとも移動方向を制御し、前記浮遊体を前記移動体の上方に浮遊させ、該浮遊体を移動体に実質的に並行に追従して移動させる。具体的には、浮遊体の移動機構は、たとえば浮遊を実現する相互に逆方向に回転する回転翼や前後左右への移動を実現するためにその迎角を変化する機構およびそれらの駆動制御手段を備えて成り、前記少なくとも移動方向の制御を実現するにあたって、前記浮遊体の下部などには、相互に離間して配置される３つ以上の受光素子を設け、また浮遊体にはその各受光素子からの出力に応答して前記駆動制御機構の制御を行う移動制御手段を設ける。
【０００９】
したがって、無線通信を利用して浮遊体を誘導する場合には、互いの位置関係を認識して、浮遊体を移動体に追従させるためには、たとえば前記位置関係の認識手段や無線通信手段など、複雑な構成が必要になるのに対して、本発明では、光束が各受光素子に入射するか否かから移動機構を制御するだけでよく、移動制御手段を簡単な構成で実現することができる。たとえば、略円形に形成される浮遊体の下部において、周方向に等間隔で配置される前記受光素子の総てで光束が検出されれば移動体の略直上に位置していると判断して移動のための制御は行わず、光束が検出されなくなった受光素子が発生すると、移動体は光束が検出されている受光素子側に移動した（すなわち、光束の中心がその検出されている受光素子側に移動した）と判断することができ、移動機構にその受光素子側へ移動させるための制御を行えば、浮遊体を移動体の前記略直上に位置させることができる。
【００１０】
また、本発明の浮遊体の誘導装置では、前記受光素子は、略円周上の周方向に等間隔で４つ配置されていることを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、前記受光素子は、略円形に形成される浮遊体の下部の外周部において、周方向に等間隔で４つ、すなわち前記略円形の相互に直交する直径線上の両端位置に配置されている。
【００１２】
したがって、受光素子の総てで光束が検出されれば移動体の略直上に位置していると判断して移動のための制御は行わず、一方の直径線上の対を成す２つの受光素子の一方で光束が検出されなくなると、移動体は光束が検出されている他方の受光素子側に移動した（すなわち、光束の中心がその検出されている他方の受光素子側に移動した）と判断することができ、移動機構にその他方の受光素子側へ移動させるための制御を行い、他方の直径線上の対を成す２つの受光素子からの出力に対しても同様の制御を行うことで、浮遊体を移動体の前記略直上に位置させることができる。
【００１３】
こうして、周方向に等間隔で配置される前記４つの受光素子で、前記移動制御手段の制御を極めて簡単に行うことができる。
【００１４】
さらにまた、本発明の浮遊体の誘導装置では、前記移動制御手段は、同じ直径線上に配置される対を成す２つの受光素子の両方で光束が検出されなくなると、前記移動機構に対する直前の一方の検出状態での制御出力を大きくして出力することを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、上述のように、略円形に形成される浮遊体の下部の外周部において、周方向に等間隔で４つ、すなわち前記略円形の相互に直交する直径線上の両端位置に配置されている受光素子の内、同じ直径線上に配置される対を成す２つの受光素子の一方で光束が検出されている状態から、両方で検出されなくなると、移動制御手段から移動機構に、その光束が検出されていた受光素子の方向へ移動するように制御出力が与えられていても、それによる浮遊体の移動速度よりも移動体の移動速度が大きかったり、前記制御出力から空中に浮遊する浮遊体の実際の移動までに応答遅れが生じていると考えることができる。そこで、前記移動制御手段は、直前の一方の検出状態での制御出力を大きくして、すなわちハイゲインで出力する。
【００１６】
これによって、浮遊体の移動量が大きくなり、一旦追従（捕捉）できなくなった移動体に、再び追従（捕捉）することができる。こうして、浮遊体による移動体の追従（捕捉）精度を、より高めることができる（追従（捕捉）不能となることを少なくすることができる）。
【００１７】
また、本発明の浮遊体の誘導装置では、前記浮遊体には、下方側の前記移動体との距離を検出する超音波センサをさらに備え、前記移動制御手段は、前記超音波センサからの出力に応答して前記移動機構の制御を行い、前記浮遊体を前記移動体の上方の一定高さに浮遊させることを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、移動体の光放射手段からの光強度から移動体との距離を検出する場合、浮遊体が移動体の直上に位置する場合と、斜め上方に位置する場合とでは、同じ高さでも検出される光強度は異なり、正確な高さの検出には水平方向のずれを求める必要が生じる。また、光放射手段や受光素子の汚れや経年変化によっても、検出される光強度は変化する。このため、前記光強度から正確な高さの検出は困難になる。そこで、超音波センサを用いることで、前記ロボットなどでは、頭上の一定高さに浮遊体を浮遊させることができ、常に一定高さの俯瞰映像の撮影を行うことができる。
【００１９】
さらにまた、本発明の浮遊体の誘導方法は、地平面上を移動する移動体に実質的に追従して移動する浮遊体を誘導するための方法であって、前記移動体側から上方に予め定めるビーム幅で光束を放射し、前記浮遊体側では、相互に離間して配置される３つ以上の受光素子で下方からの前記光束を受光し、その受光結果に基づいて移動機構の制御を行うことで、該浮遊体を前記移動体の上方に浮遊させることを特徴とする。
【００２０】
上記の構成によれば、ロボットなどの地平面上を移動する移動体に実質的に追従して移動し、前記ロボットの誘導に使用される俯瞰映像の撮影などを行う浮遊体を誘導するにあたって、前記移動体には、たとえばその上部に設けた光放射手段から上方に予め定めるビーム幅で光束を放射し、その光束の浮遊体側での受光具合によって少なくとも移動方向を制御し、前記浮遊体を前記移動体の上方に浮遊させ、該浮遊体を移動体に実質的に並行に追従して移動させる。具体的には、浮遊体の移動機構は、たとえば浮遊を実現する相互に逆方向に回転する回転翼や前後左右への移動を実現するためにその迎角を変化する機構およびそれらの駆動制御手段を備えて成り、前記少なくとも移動方向の制御を実現するにあたって、前記浮遊体の下部などには、相互に離間して配置される３つ以上の受光素子を設け、また浮遊体にはその各受光素子からの出力に応答して前記駆動制御手段の制御を行う移動制御手段を設ける。
【００２１】
したがって、無線通信を利用して浮遊体を誘導する場合には、互いの位置関係を認識して、浮遊体を移動体に追従させるためには、たとえば前記位置関係の認識手段や無線通信手段など、複雑な構成が必要になるのに対して、本発明では、光束が各受光素子に入射するか否かから移動機構を制御するだけでよく、移動制御手段を簡単な構成で実現することができる。たとえば、略円形に形成される浮遊体の下部において、周方向に等間隔で配置される前記受光素子の総てで光束が検出されれば移動体の略直上に位置していると判断して移動のための制御は行わず、光束が検出されなくなった受光素子が発生すると、移動体は光束が検出されている受光素子側に移動した（すなわち、光束の中心がその検出されている受光素子側に移動した）と判断することができ、移動機構にその受光素子側へ移動させるための制御を行えば、浮遊体を移動体の前記略直上に位置させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の浮遊体の誘導装置および方法は、以上のように、ロボットなどの地平面上を移動する移動体に実質的に追従して移動し、前記ロボットの誘導に使用される俯瞰映像の撮影などを行う浮遊体を誘導するにあたって、前記移動体には、たとえばその上部に、上方に予め定めるビーム幅で光束を放射する光放射手段を搭載し、浮遊体側に設けた３つ以上の受光素子によるその光束の受光具合によって、該浮遊体側に設けた移動制御手段が、たとえば相互に逆方向に回転する回転翼や前後左右への移動を実現するためにその迎角を変化する機構およびそれらの駆動制御手段を備えて成る移動機構を制御することで、該浮遊体を前記移動体の上方に浮遊させ、該浮遊体を移動体に実質的に並行に追従して移動させる。
【００２３】
それゆえ、無線通信を利用して浮遊体を誘導する場合には、互いの位置関係を認識して、浮遊体を移動体に追従させるためには、たとえば前記位置関係の認識手段や無線通信手段など、複雑な構成が必要になるのに対して、本発明では、光束が各受光素子に入射するか否かから移動機構を制御するだけでよく、簡単な構成で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は本発明の実施の一形態に係る浮遊体１１の斜視図であり、図２はその浮遊体１１のダクト１２を外した状態の斜視図である。この浮遊体１１は、前述の図６で示す浮遊体２のように、ロボット１の頭上に予め定める距離だけ離れて浮上しており、ロボット１に実質的に追従して並行に移動し、後述する搭載カメラによって撮影した映像を前記ロボット１に無線送信し、該ロボット１に周囲状況を認識させる。
【００２５】
この浮遊体１１は、大略的に、浮上を実現するとともに、前記カメラなどを搭載する本体１３に、前記ダクト１２を取付けて構成される。前記ダクト１２は、薄い肉厚の発泡スチロールの円筒などから成り、ロータ１４，１５部分を保護し、気流を整えるとともに、ロータ１４，１５部分の人体などへの接触から被接触側を保護するために設けられている。そして、前記ロータ１４，１５を支持し、略鉛直方向に延びるロッド１６の軸線と直交する略水平面上において、相互に直交する２本の保持部材１７，１８によって、前記ダクト１２は本体１３に支持される。したがって、保持部材１７，１８は前記円筒状に形成されるダクト１２の直径線上に位置し、ダクト１２を下面から支持する。
【００２６】
前記ロータ１４，１５は、前記ロッド１６の同軸上に上下２段に設けられ、ロッド１６は下段のロータ１５を回転駆動するとともに上段のロータ１４を回転可能に支持し、上段のロータ１４は前記ロッド１６を内挿する内側のロッド１９によって回転駆動され、こうして前記ロータ１４，１５は相互に逆回転する。前記ロッド１６，１９は、本体１３内のモータによってそれぞれ回転駆動される。
【００２７】
前記各ロータ１４，１５は２枚のブレード１４ａ，１４ｂ；１５ａ，１５ｂから構成され、ヨー方向およびスラスト方向の制御は、上下段ロータ１４，１５の回転数を変えて行うことができるようになっている。また、上段ロータ１４はロッド１９を介してスタビライザ２０と接続されており、ロータ面の傾きを水平に保つようサイクリックピッチ入力がスタビライザ２０から与えられるようになっており、これに対して下段ロータ１５のブレード１５ａ，１５ｂには、サーボから縦および横のサイクリックピッチ入力が与えられ、これによって機体はピッチおよびロールの運動を行うことができるようになっている。
【００２８】
そして、注目すべきは、本発明では、図３で示すように、移動体である人体型ロボット２１の頭上に、この浮遊体１１を浮遊させ、図３（ａ）から図３（ｂ）で示すように、該ロボット２１の移動に実質的に並行に追従して移動させるにあたって、ロボット２１に、上方に予め定めるビーム幅Ｗで光束を放射する光放射手段２２を搭載し、その光束を前記浮遊体１１に搭載され、下方からの光束を受光し、平面を構成するように配置された３つ以上の受光素子で受光し、各受光素子からの出力に応答して、この浮遊体１１の後述する移動機構の制御を行うことである。前記光放射手段２２は、赤外線発光ダイオードの集合体などで実現される。
【００２９】
図４は、受光素子Ｐ１〜Ｐ４の取付け状況を模式的に示す底面図である。この図４では、受光素子は前記参照符号Ｐ１〜Ｐ４の４つが、円筒状の前記ダクト１２の下面に沿って、周方向に等間隔で４つ配置されている。すなわち、相互に直交する前記保持部材１７，１８の両端位置に配置されている。図４において、該浮遊体１１の中心、すなわち前記ロッド１６，１９の軸芯に対して、前記光束を、受光素子Ｐ１は左方で検知し、受光素子Ｐ２は右方で検知し、受光素子Ｐ３は前方で検知し、受光素子Ｐ４は後方で検知する。
【００３０】
そして、注目すべきは、その検知結果に対応した制御は、受光素子Ｐ１〜Ｐ４の総てで光束が検出されればロボット２１の略頭上に位置していると判断して移動のための制御は行わず、一方の直径線、たとえば前記保持部材１８上の対を成す２つの受光素子Ｐ１，Ｐ２の一方、たとえばＰ１で光束が検出されなくなると、ロボット１は光束が検出されている他方の受光素子、したがってＰ２側に移動した、すなわち光束の中心がその検出されている他方の受光素子Ｐ２側の右方側に移動したと判断し、移動機構にその右方へ移動させるための制御を行い、他方の直径線、したがって前記保持部材１７上の対を成す２つの受光素子Ｐ３，Ｐ４からの出力に対しても同様の制御を行うことで、該浮遊体１１をロボット２１の前記略頭上に位置させるというものである。
【００３１】
また、同じ直径線上に配置される対を成す２つの受光素子Ｐ１，Ｐ２；Ｐ３，Ｐ４の両方で光束が検出されなくなると、前記移動機構に対する直前の一方の検出状態での制御出力を大きくして出力するというものである。これは、前記円筒状に形成される前記ダクト１２の下面に、周方向に等間隔で４つ、すなわち相互に直交する前記保持部材１７，１８の両端位置に配置されている受光素子Ｐ１〜Ｐ４の内、同じ直径線上に配置される対を成す２つの受光素子、たとえばＰ１，Ｐ２の一方、たとえばＰ１で光束が検出されている状態から、両方で検出されなくなると、該浮遊体１１の左方への移動速度よりも大きい移動速度でロボット２１が左方へ移動したり、前記制御出力から空中に浮遊する該浮遊体１１の実際の移動までに応答遅れが生じていると考えられるためである。そこで、本発明では、直前の一方の検出状態での制御出力を大きくして、すなわちハイゲインで出力する。
【００３２】
図５は、上述のように構成される浮遊体１１の電気的構成を示すブロック図である。この浮遊体１１では、機体３１側の構成に、マイクロコントローラ３２、ラジコン受信機３３、カメラ３４および図示しない電源や周辺回路などの機器を備えて構成される。前記カメラ３４は、たとえばＣＭＯＳ構造の撮像素子に送信機を内蔵して成り、１または複数個が、浮遊体１１の下面や前面などに取付けられ、たとえば１．２ＧＨｚの無線信号で、前記ロボット２１の受信機３５へ、撮影した映像信号を送信する。
【００３３】
前記ラジコン受信機３３は、オペレータなどが保持する操縦装置３６から与えられる姿勢角操作量、ロール角操作量、高度操作量および方位角操作量の無線信号を受信し、前記マイクロコントローラ３２に与える。本発明では、浮遊体１１は、前記ロボット２１から放射される光束に自律的に追従して、その移動を制御するものであるが、該浮遊体１１の離陸時や着陸時などの前記ロボット２１からの放射光束で制御できない場合に、前記操縦装置３６よって無線操縦が行われる。
【００３４】
前記機体３１側の構成は、センサとしては、前記受光素子Ｐ１〜Ｐ４に、該浮遊体１１の底面に取付けられ、前記ロボット２１の頭部や地表面までの距離、すなわち高度を測定する超音波センサＳ１と、該浮遊体１１がどちらの方向を向いているかの方位角を検出するジャイロセンサＳ２と、該浮遊体１１の前記軸芯回りの回転を検出するヨーレートセンサＳ３とが設けられている。また、前記機体３１側の構成で、本発明に係る移動機構として、前記ロータ１４，１５に、それを回転駆動するモータＬ１，Ｌ２や、前記下段のロータ１５のロータ面の傾きを制御するマイクロサーボＬ３，Ｌ４などが設けられている。
【００３５】
前記マイクロコントローラ３２は、本発明に係る移動制御手段であり、マイクロコンピュータおよびその周辺回路などを備えて構成される。前記一対の受光素子Ｐ１，Ｐ２からの出力はＸ推定部４１に入力され、Ｘ方向（前記図４の上下方向、ロボット２１の前後方向）の移動量が推定される。同様に、前記一対の受光素子Ｐ３，Ｐ４からの出力はＹ推定部４２に入力され、Ｙ方向（前記図４の左右方向、ロボット２１の左右方向）の移動量が推定される。それらで得られた推定量は、Ｐ部４３，４４にそれぞれ入力され、差動増幅された後、加算部４５，４６において前記操縦装置３６から与えられた姿勢角操作量およびロール角操作量とそれぞれ加算され、縦サイクリックピッチ角および横サイクリックピッチ角として前記マイクロサーボＬ３，Ｌ４に与えられる。
【００３６】
ここで、前記Ｘ推定部４１およびＹ推定部４２からの出力は、前述のように、一対の受光素子Ｐ１，Ｐ２；Ｐ３，Ｐ４で共に光束が検出されていれば、ロボット２１の略頭上に位置していると判断して、出力は０となって移動は行われず、一方で光束が検出されなくなると、予め定める出力Δが、検出されている側に対応した極性で出力され、その検出されている側への移動が行われる。また、前記一対の受光素子Ｐ１，Ｐ２；Ｐ３，Ｐ４の一方で光束が検出されている状態から、両方で光束が検出されなくなると、前述のように、該浮遊体１１の移動速度がロボット２１に追いついていなかったり、制御遅れが生じていると考えられ、前記Ｘ推定部４１およびＹ推定部４２からの出力は、検出されていた側に対応した極性で、たとえば２Δとなり、その検出されていた側への移動量が大きくされる（ハイゲインで出力される）。
【００３７】
また、前記超音波センサＳ１からの出力は、ＰＩＤ部４７に入力され、差動増幅・積分・微分の処理が施された後、加算部４８において前記操縦装置３６から与えられた高度操作量と加算され、前記モータＬ１に上段ロータ回転数として与えられる。一方、前記ジャイロセンサＳ２およびヨーレートセンサＳ３からの出力は、Ｐ部４９，５０に入力され、差動増幅された後、Ｐ部４９からの出力は加算部５１において前記操縦装置３６から与えられた方位角操作量と加算され、その値が加算部５２において前記加算部４８の出力から減算され、その値が加算部５３において前記Ｐ部５０からの出力と加算され、前記モータＬ２に下段ロータ回転数として与えられる。
【００３８】
こうして、超音波センサＳ１からの出力に基づいて、ロボット２１の頭上の一定高さに浮上しつつ、受光素子Ｐ〜Ｐ４の検出結果からロボット２１の移動方向を検出し、追従して並行に移動してゆくことができる。
【００３９】
以上のように、本発明に係る浮遊体の誘導装置は、ロボット２１に実質的に追従して移動し、前記ロボット２１の誘導に使用される俯瞰映像の撮影などを行う浮遊体１１を誘導するにあたって、前記ロボット２１には、その上部に、上方に予め定めるビーム幅Ｗで光束を放射する光放射手段２２を搭載するだけで、また浮遊体１１側も、４つの受光素子Ｐ１，Ｐ２；Ｐ３，Ｐ４にマイクロコントローラ３２を設けるだけでよく、無線通信を利用して浮遊体を誘導する場合に必要となるような、互いの位置関係を認識する手段や無線通信手段などの複雑な構成が不要になり、浮遊体１１の浮上可能な構成で実現することができる。
【００４０】
また、円筒状に形成されるダクト１２の周方向に等間隔で４つの受光素子Ｐ１，Ｐ２；Ｐ３，Ｐ４を設けるので、ロボット２１の移動方向の判定を容易に行い、該浮遊体１１の移動方向の制御を極めて簡単に行うことができる。
【００４１】
さらにまた、上述のように円筒状に形成されるダクト１２の周方向に等間隔で設けられる４つの受光素子Ｐ１〜Ｐ４の内、同じ直径線上に配置される対を成す２つの受光素子Ｐ１とＰ２およびＰ３とＰ４の一方で光束が検出されている状態から、両方で検出されなくなると、Ｘ推定部４１およびＹ推定部４２からの出力を大きく、すなわちハイゲインで出力するので、浮遊体１１の移動量が大きくなり、一旦追従（捕捉）できなくなったロボット２１に、再び追従（捕捉）することができる。こうして、浮遊体１１によるロボット２１への追従（捕捉）精度を、より高めることができる（追従（捕捉）不能となることを少なくすることができる）。
【００４２】
また、高さ検出用に超音波センサＳ１をさらに設けるので、ロボット２１と浮遊体１１との位置のずれ量および光放射手段２２や受光素子Ｐ１〜Ｐ４の汚れや経年変化に拘わらず、正確な高さを検出することができ、常に一定高さの俯瞰映像の撮影を行うことができる。
【００４３】
上述の説明では、上述のように移動方向の判定や制御の容易さから、受光素子はＰ１〜Ｐ４の４つとしたけれども、光束の移動方向が検知できるように、平面を構成するように配置された３つ以上であればよい。また、地平面上を移動する移動体は、キャタピラ走行などで低速で移動する車両などでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の一形態に係る浮遊体の斜視図である。
【図２】図１の浮遊体のダクトを外した状態の斜視図である。
【図３】本発明によるロボットの移動に追従する浮遊体の誘導方法を示す図である。
【図４】前記誘導に使用する光束を受光する受光素子の取付け状況を模式的に示す浮遊体の底面図である。
【図５】前記浮遊体の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】ロボットの周囲認識能力の向上を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，２１    ロボット
２，１１    浮遊体
３，３４    カメラ
１２    ダクト
１３    本体
１４，１５    ロータ
１６    ロッド
１７，１８保持部材
１９    回転部材
２０    スタビライザ
２２    光放射手段
３１    機体
３２    マイクロコントローラ
３３    ラジコン受信機
３５    受信機
３６    操縦装置
Ｓ１    超音波センサ
Ｓ２    ジャイロセンサ
Ｓ３    ヨーレートセンサ
４１    Ｘ推定部
４２    Ｙ推定部
４３，４４，４９，５０    Ｐ部
４５，４６，４８，５１，５２，５３    加算部
４７    ＰＩＤ部
Ｌ１，Ｌ２    モータ
Ｌ３，Ｌ４    マイクロサーボ
Ｐ１〜Ｐ４    受光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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